(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス気泡5〜80体積%、水15〜90重量%、および不溶性界面活性粒子と微結晶性セルロース繊維との間の引力相互作用によって空気-水界面に不溶性界面活性粒子と共に集合した微結晶性セルロース繊維0.001から10重量%を含む、安定した泡沫の形態の気泡食品であって、
前記繊維が、不溶性微粒子構造を有し、かつ、長さと直径の比が５から無限までの範囲であり、
前記不溶性界面活性粒子がエチルセルロースから作られている、
気泡食品。
【請求項２】
前記ガスが、空気である請求項1に記載の気泡食品。
【請求項３】
前記繊維の長さが、0.1から100マイクロメートルである請求項1または2に記載の気泡食品。
【請求項４】
前記繊維が、アセトバクターから得られる微結晶性セルロースである請求項1に記載の気泡食品。
【請求項５】
界面活性粒子の接触角が、60°と120°との間である請求項1から4のいずれか一項に記載の気泡食品。
【請求項６】
前記界面活性粒子の体積加重平均直径が、0.01から10μmの範囲である請求項1から5のいずれか一項に記載の気泡食品。
【請求項７】
(a)不溶性界面活性粒子を含む水分散液を調製する段階と、
(b)乾燥粉末または水分散液の形態で、前記分散液に、微結晶性セルロース繊維を加える段階と、
(c)得られた混合物にガスを取り入れ均質化する段階であって、それにより、繊維が、不溶性界面活性粒子と繊維との間の引力相互作用によって、ガス-水界面でその場で不溶性界面活性粒子と共に集合して、安定泡沫を形成する段階
を含む、安定した泡沫の形態の気泡食品を調製するための方法あって、
前記繊維が、不溶性微粒子構造を有し、かつ、長さと直径の比が５から無限までの範囲であり、
前記不溶性界面活性粒子がエチルセルロースから作られている、
方法。
【請求項８】
前記ガスが、空気である請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記繊維の長さが、0.1から100マイクロメートルである請求項7または8に記載の方法。
【請求項１０】
前記繊維が、アセトバクターから得られる微結晶性セルロースである請求項7に記載の方法。
【請求項１１】
界面活性粒子の接触角が、60°と120°との間である請求項7から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記界面活性粒子の体積加重平均直径が、0.01から10μmの範囲である請求項7から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ガス気泡10〜80体積%、水15〜90重量%、および不溶性界面活性粒子と繊維との間の引力相互作用によって、空気-水界面で不溶性界面活性粒子と共に集合した繊維0.01から10重量%を含む、請求項7から12のいずれか一項に記載の方法によって得られる気泡食品。
【請求項１４】
前記ガスが空気である請求項13に記載の食品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気泡食品およびその調製方法に関する。さらに詳しくは、安定した泡沫の形態の食用に適した食品、ならびに、その調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
泡沫の形態の気泡食品はよく知られている。気泡食品は、ガス気泡、通常は空気、窒素、二酸化炭素、または亜酸化窒素を含み、気泡は、乳化剤、または界面活性剤、および/または安定剤により、製品中に分散し安定化させられている。
【０００３】
気泡食品は通常、高温、常温、冷蔵、冷凍の4つの群のうちの1つに分類される。「食品」という語は、一般に飲料を含み、したがって、カプチーノコーヒーなどの高温食品も含まれる。常温気泡食品は、ホイップクリーム、マシュマロ、パンなどのベーカリー製品を含む。冷蔵気泡食品は、ホイップクリーム、ムース、ならびにビール、ミルクセーキ、およびスムージーなどの飲料を含む。冷凍気泡食品は、アイスクリーム、ミルク氷菓、フローズンヨーグルト、シャーベット、スラッシュ、フローズンカスタード、水氷菓、ソルベ、グラニータ、およびフローズンピューレなどの冷凍菓子を含む。
【０００４】
気泡食品の連続相がゲル状(例えば、ムース)でない場合、一般的には、ガス気泡が成長する傾向にあり、泡沫はつぶれるであろうから、気泡食品は2、3日の期間を超えると通常不安定である。
【０００５】
気泡食品の品質を劣化させるいくつかのメカニズムがある。すなわち、不均化および合体は、気泡の成長を引き起こし、その質感および外見などの製品特性を変化させる。クリーム状にすると、空気泡の浮揚力が原因で容器内に垂直相分離が起こり、表面に近い気泡の数が増加し、底の気泡が減少する結果になる。例えば、ビールの表面の泡などクリーム状にすることが望ましい気泡食品がある。しかし、2、3分または2、3時間を超える泡寿命を必要とする気泡製品にとって、クリーム状にすることは望ましくない外見をもたらす。それはまた、泡沫内に気泡がより緊密に詰め込まれていることによって、その後に空気の喪失をもたらしうるし、その結果生じる可能性のある泡沫の崩壊をもたらしうる。
【０００６】
泡沫の生成および維持を助けるために、気泡食品中に含まれているいくつかのタイプの添加剤がある。これらは、界面活性剤(表面活性剤)、および安定剤または増粘剤を含む。表面活性剤は、乳化剤およびタンパク質を含み、それらは起泡を助け、合体を抑制し、不均化を遅らせる。ゴムなどの安定剤または増粘剤は、クリーム状化を抑制または停止できる。カラギーナン、グアーガム、ローカストビーンガム、ペクチン、アルギン酸塩、キサンタン、ジェラン、ゼラチン、およびそれらの混合物が増粘剤の例である。
【０００７】
界面活性剤
界面活性剤または表面活性剤は、溶解している媒体の表面張力、および/または他の相との界面張力を低下させる物質である。したがって、それは液体/ガス界面および/または他の界面で、積極的に吸着される。
【０００８】
界面活性剤は、例えば、食品、洗浄組成物、およびパーソナルケア製品の業界で広く使用されている。食品において、界面活性剤は、ファットスプレッドまたはマヨネーズの中などでの油と水の相の乳化、またはアイスクリーム、ホイップクリーム、ムース、シェイク、パンなどの製品中へのガスの起泡および安定化を達成するために使用される。洗濯洗浄用途において、界面活性剤は、汚れを可溶化して溶液中に保持するために使用され、その結果、汚れは効果的に布から除去できる。
【０００９】
食品において、界面活性物質は一般的に、エマルションを調製するために使用される。食用エマルションは、多くのタイプの食品用の基材として使用されている。例えば、マヨネーズ組成物は、通常80と85重量%との間の油ならびに卵黄、塩、酢、および水を含有する食用水中油型エマルションを含む。そのような食品に使用される食用エマルション中に存在している油は一般に、水相中に分散した液滴として存在し、それら液滴は、界面活性剤として作用する卵黄タンパク質によって、合体に対し安定化させられている。
【００１０】
食品用途において最も一般的に使用される界面活性剤は、脂肪酸誘導体を主に基本とする低分子量乳化剤を含む。例には、レシチン、モノグリセリド(飽和および不飽和)、ポリソルベートエステル(Tween)、ソルビタンエステル(Span)、ポリグリセロールエステル、プロピレングリコールモノステアレート、ステアロイル乳酸ナトリウムおよびカルシウム、ショ糖エステル、有機酸(乳酸、酢酸、酒石酸,コハク酸)、ならびにモノグリセリドのエステルが含まれる。タンパク質およびその他の界面活性バイオポリマーもまた、この目的のために使用できる。食品タンパク質の例には、乳タンパク質(カゼインおよび乳清タンパク質)、大豆タンパク質、卵タンパク質、ルピンタンパク質、エンドウ豆タンパク質、小麦タンパク質が含まれる。その他の界面活性バイオポリマーには、アラビアゴム、甜菜ペクチン、変性界面活性ペクチン、ヒドロキシプロピルセルロース、およびOSA加工でんぷんが含まれる。
【００１１】
気泡食品の安定化のために使用されるタンパク質および乳化剤、または脂肪のような典型的な界面活性剤は、非常に満足できる短期的な(数時間から数日間の)泡沫安定性を提供する可能性があるが、より長期的な、すなわち数週間または数ヵ月間の泡沫安定性を提供するのは、あまり適していない。後者は、主に不均化過程によって制限され、その過程においてガスは小さい気泡から大きい気泡まで拡散し、その結果、泡沫の粗大化が起こり、最終的には空気が完全に喪失することになる。この問題は、連続相のゲル化によって、ある程度回避できるが、多くの場合、これは望ましくない質感の変化をもたらす。
【００１２】
界面活性剤としてのコロイド粒子
最近、分散系のための乳化剤としての固体粒子の研究に対する興味が、再び起きている。そのような安定化の原理は、100年よりも前に観察されていたが(Ramsden,W.、Proc.R.Soc.London、1903年、72巻、156頁)、この取り組みの大部分はBinksおよびその同僚たちの研究によって刺激されてきた(Binks,B.P.、Curr.Opin.Colloid Interface Sci.、2002年、7巻、21頁)。
【００１３】
油/水、水/油、および二重エマルションを安定化させるための粒子の使用は記載されているが、一方、粒子で安定化させた泡沫に関する研究はそれほど多く実施されてきていない。
【００１４】
界面活性剤としての形状異方性粒子
界面活性コロイド粒子に関する最近の研究の大半は、非常に低いアスペクト比(球状)粒子に集中してきた。ごく最近、Alargovaらは、エポキシ樹脂ポリマーロッドなどの高アスペクト比粒子が、エマルションおよび泡沫に界面安定化をもたらすために使用できることを証明した(Langmuir、2006年、22巻、765〜774頁)。彼らは、粒子が正しい接触角および高アスペクト比をもつ場合、優れた起泡および泡沫安定化能力をもつ可能性があることを示した。これらのポリマーロッドを生成するための方法はWO-A-06/007393(North Carolina State University)に概説されており、前記国際特許は、外部せん断の存在下で液―液溶媒磨耗を使用してマイクロロッドを調製するための方法を開示している。
【００１５】
上記方法の欠点は、これらの異方性粒子は一旦作られると、固定された特性をもつことにあり、その特性は、特定の製剤および用途にとって必ずしも適切ではない可能性がある。特に食用の食品組成物において、泡沫安定化のよりフレキシブルな方法の必要性が残っている。気泡食品は室温で少なくとも数時間、または、好ましくは数日間、安定しているべきである。好ましくは、気泡食品は、より高い温度で(20℃より高い)、少なくとも数時間安定していて、重大な問題なく工場から消費者への供給プロセスを経る必要がある。好ましくは、気泡食品は快適な口あたりを持つ必要がある。より好ましくは、気泡食品安定化メカニズムは、従来の比較的安価な材料から調製できる必要がある。
【００１６】
以前の、事前公表ではない国際特許出願PCT/EP2006/011382(Unilever)は、界面活性特性を与え、接触角を60°と120°との間にするよう改質した繊維を含む界面活性材料を開示しており、そこでは、前記繊維は10より大きく1,000までのアスペクト比を有している。繊維の改質方法は、化学的または物理的な手段によって達成されうる。化学的改質は、よく知られている技術を使用して、ステアリン酸基およびエトキシ基などの疎水基によって、エステル化またはエーテル化することを含む。物理的改質は、繊維に疎水性の材料、例えばエチルセルロースまたはヒドロキシプロピルセルロースで繊維をコーティングすることを含む。界面活性材料は、泡沫およびエマルションの形成および安定化、コーティング、カプセル化、ならびに薬剤送達のために使用されうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】WO-A-06/007393(North Carolina State University)
【特許文献２】国際特許出願PCT/EP2006/011382(Unilever)
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Ramsden,W.、Proc.R.Soc.London、1903年、72巻、156頁
【非特許文献２】Binks,B.P.、Curr.Opin.Colloid Interface Sci.、2002年、7巻、21頁
【非特許文献３】Alargovaら、Langmuir、2006年、22巻、765〜774頁
【非特許文献４】Paunov、Langmuir、2003年、19巻、7970〜7976頁
【非特許文献５】Brian FoxおよびAllan Cameron、(1989年)、Food Science、Nutrition and Health 5版、出版者Edward Arnold
【非特許文献６】WhitesidesおよびGrzybowski、Science、295巻、2002年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
驚いたことに、本発明者らは、この問題が、一緒に混合されたときに粒子間の引力相互作用によって自己集合できる2つのタイプの粒子である(i)繊維と(ii)界面活性粒子との間の粒子自己集合の原理を用いて、解決できることを発見した。これら引力は、それら粒子の固有の材料特性によって粒子間に自然に起きているか、または、それら粒子が互いに引き合い自己集合できるように、一方または両方の粒子を改質することによって調節できる。
【００２０】
さらに、一方または両方のタイプの粒子が、すでにそれ自身で十分な起泡力および安定性をもたらす場合、自己集合した粒子凝集体を含む混合系は、個々の成分と比較した場合、より優れた起泡力および安定性を有していることが分かった。
【００２１】
上記に概説した発見の利点は、両方のタイプの粒子を、独立して投与することが可能であり、使用の際に、任意に自己集合した界面活性材料の特性を変化させることができることである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは、簡単な起泡手順を使うことにより、ガスまたは空気の泡および界面活性粒子と繊維（界面活性粒子と、界面活性粒子と繊維との間の引力相互作用によって空気-水界面で自己集合した繊維）を含んだ、非常に安定した泡沫の形態の本発明の気泡製品を得ることが可能であることを発見した。
【００２３】
第1の態様に従って、本発明は、ガス気泡5〜80体積%、水15〜90重量%、および界面活性粒子と繊維との間の引力相互作用によって空気-水界面で界面活性粒子と共に集合した繊維0.001から10重量%を含む、安定した泡沫の形態の気泡製品を提供する。
【００２４】
第2の態様に従って、前記気泡製品を調製するための方法が提供される。
【００２５】
第3の態様において、本発明は、本発明の方法によって得ることが可能な気泡食品に関する。
【００２６】
第4の態様において、本発明は、気泡食品にさらなる成分を添加する段階を含む、安定化した気泡食品の調製のための方法に関する。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
第1の態様において、本発明は、ガス気泡および界面活性粒子と繊維との間の引力相互作用によって、空気-水界面に界面活性粒子で自己集合した繊維を含む、安定した泡沫の形態の気泡食品に関する。
【００２８】
本発明は、少なくとも約5体積%かつ80体積%未満の量の、食品組成物内に存在するガス気泡を必要とする。前記ガスは、適切には、空気であるが、窒素、または空気および/もしくは窒素を含むガスもまた好ましい。空気および/もしくは窒素の代わりに、または、空気および/もしくは窒素を組み合わせて、使用される可能性のある他のガスは、例えば、二酸化炭素、亜酸化窒素、および酸素である。しかしながら、好ましくは、食品組成物内のガスは、空気、窒素、またはその組合せである。
【００２９】
「気泡」という語は、ガスが、機械的な手段によってなど、意図的に製品に取り入れられたことを意味する。給気の程度は、通常は、「オーバーラン(overrun)」の観点から定義される。本発明の文脈において、オーバーラン%は、((最終気泡製品の体積-混合物の体積)/混合物の体積)×100として、体積単位で定義される。製品中に存在するオーバーランの量は、所望の製品特性に応じて多様であろう。例えば、アイスクリームのオーバーランレベルは、通常、約70から100%であり、ムースなどの菓子類では、オーバーランは200から250%までに高くなる可能性があり、一方、水氷菓中のオーバーランは25から30%である。いくつかの冷蔵製品、常温製品、および高温製品のオーバーランレベルは、より低くなりうるが、一般的には10%より高く、例えば、ミルクセーキのオーバーランレベルは、通常10から40%である。
【００３０】
本発明は繊維の存在を必要とする。「繊維」という語によって、長さと直径の比が5から無限までの範囲である任意の不溶性微粒子構造を意味する。ここでの「不溶性」は、水に不溶であることを意味する。ここでの直径は、横断面の最大距離を意味する。長さおよび直径は、(電子)顕微鏡分析、原子間力顕微鏡法、または光散乱によって測定できるような、平均的な長さおよび直径を意味することを意図する。
【００３１】
本発明に使用されている繊維の長さは、好ましくは0.1から100マイクロメートル、より好ましくは1から50マイクロメートルである。したがって、好ましい態様において、本発明は、その中の繊維の長さが少なくとも0.1μmかつ100μm未満である食品組成物に関する。繊維の直径は、好ましくは0.01から10マイクロメートルの範囲である。
【００３２】
アスペクト比(長さ/直径)は、好ましくは10より大きく、より好ましくは20より大きく1,000までである。したがって、好ましい態様において、本発明は、その中の繊維粒子のアスペクト比が、少なくとも10かつ1,000未満である食品組成物に関する。
【００３３】
「繊維」物質の材料は、有機、無機、ポリマー、および巨大分子でありうる。繊維のトポロジーは、線形または(星状の)分枝の可能性がある。この場合のアスペクト比は、最長の枝のアスペクト比として定義される。
【００３４】
気泡食品組成物中の繊維の量は、気泡組成物の総重量に基づいて、好ましくは0.001と10重量%との間、より好ましくは0.01から5重量%、特に0.1から1重量%である。したがって、好ましい態様において、本発明は、その中の繊維が少なくとも0.001重量%かつ10重量%未満の量で存在する気泡食品組成物に関する。
【００３５】
繊維は食品グレードの品質でなければならない。繊維は、有機または無機由来でもよい。特に、微結晶性セルロースなどのカーボンハイドレートから作られる不溶性繊維が使用されうる。適切な供給源の一例は、アセトバクターから得られる微結晶性セルロース(MCC)である。その他の例には、シトラス繊維、たまねぎ繊維、小麦ブランから作られる繊維粒子、リグニンから作られる繊維粒子、およびステアリン酸繊維がある。市販のMCCは、しばしばアンチケーキング剤でコーティングされている。本発明のためには、好ましくは、純MCC繊維が使用される。そのように望まれる場合、これは、アンチケーキング剤を除去することによって、市販のMCCから調製されうる。無機繊維の例は、CaCO3およびアタパルジャイトであるが、繊維状形態をもつ他の食用無機結晶もまた使用される可能性がある。
【００３６】
好ましくは、繊維は植物繊維である。したがって、好ましい態様において、本発明は、その中の繊維が植物繊維である気泡食品組成物に関する。また別の好ましい態様において、本発明は、その中の繊維がセルロース繊維または微結晶性セルロース繊維を含む気泡食品組成物に関する。
【００３７】
代替方法としては、繊維はロウ材料から作られうる。ロウ材料に適した供給源の例は、食品グレードのロウである、カルナウバロウ、セラックロウ、または蜜ロウである。この食品グレードのロウ材料は、せん断下、溶媒変更によりロウ溶液の沈殿を誘起することにより微粒子繊維に変形できる。例えば、食品グレードのロウ材料を高濃度でエタノールに溶解し、少量のこの溶液を粘稠性の液体媒体に加え、せん断をかける。この手順により、粘性媒体中にロウ溶液を乳化し、せん断で推進される、エマルション滴の伸長が引き起こされる。続いて、前記ロウは、連続液体媒体中にエタノールが漏れることによって、棒状粒子に固化する。これは、エタノールが液体媒体に可溶であるが、ロウ材料はその中に不溶であるか難溶であることによって助けられている。繊維は形成された後、ロウの自然な浮揚性を用いて抽出し精製することができる。この過程を促進するために、連続液体相の粘度は減少させるべきである。水を含有すると溶液が効果的に薄くなり、その結果、ロッドはずっとより迅速に上昇するであろうし、ロッドと大部分の溶液との間に明確な分離が見られる。次いで、水以外の全ての溶媒を除くために、数回、液体相を取り出し、水と交換することができる。ロウ状材料が空気-水界面で60°と120°との間の接触角をもつことにより、ミクロ粒子繊維は、空気/水表面で吸着のための親和性をもつ。
【００３８】
接触角は、Paunovによって記載されている技術によって説明されているゲルトラッピング技術を使用して(Langmuir、2003年、19巻、7970〜7976頁)、または、代替方法として、Dataphysics OCA20などの市販の接触角測定機器を使用することによって測定できる。
【００３９】
ロウ繊維の形成に影響を与えるパラメーターは、a.o.連続液体相の粘度および組成、せん断比、初期の液滴サイズ、エタノール溶液中へのロウ濃度、ならびに溶液の全体量である。これらの中で顕著な影響を与えるパラメーターは、攪拌媒体に対する変化およびエタノール中のロウ濃度に対する変化であった。標準溶媒比に対する変化は、生成されたロッドサイズへの限定的な影響を有するせん断を、多かれ少なかれ引き起こした。使用溶媒のタイプは、より大きな影響力をもつ。粘性攪拌媒体に少量のエタノールを含有することで、はるかにより低い剥離をもつ、より短いが、よりよい形のマイクロロッドを生成した。攪拌媒体中にエタノールを含有することにより、ロウ材料の沈殿の速度が遅くなる可能性があり、その結果、より小さなマイクロエマルション滴となり、その結果より短いマイクロロッドを生成すると考えられる。ロウ繊維の形成に影響を与える多様なパラメーターの影響力のために、WO-A-06/007393(North Carolina State University)が参照される。
【００４０】
本発明はさらに界面活性粒子の存在を必要とする。「界面活性」という表現は、水相のバルクと比較して、空気-水界面に選択的に粒子が存在することを意味する。界面の粒子の存在は、(電子)顕微鏡分析によって判定できる。
【００４１】
界面活性粒子は、粒子と、相1(粒子が分散している連続相)と、相1と界面を作る相2との間の3相接触角θよって測定される濡れ性によって、界面に蓄積するであろう。この場合、脱着エネルギー(Edes)として表される界面活性は、粒子のサイズR、表面張力γおよび相1と相2と粒子との間の接触角θの関数であり、球状粒子の場合は以下のとおりである。
ΔEdes=πR2γ(1±cosθ)2
【００４２】
前記式から、最大脱着エネルギーは接触角90°で得られるということになる。簡単な試算は、非常に小さなナノメートルサイズの粒子、および表面/界面張力の典型的な値にとってでさえ、最大のこのエネルギーは、1000kTの値を超える可能性があることを示す。ここで、kはボルツマン定数であり、Tはケルビン測定システムの熱力学的な周囲温度である。結果として、粒子安定化の利点は、一旦界面に吸着されると、吸着された粒子を移動させることがほとんど不可能であるということである。これは、特に不均化などの熟成メカニズムに関して、粒子安定化エマルションおよび泡沫に優れた安定性を与える。
【００４３】
好ましくは、界面活性粒子の体積加重平均直径(volumne weighted mean diameter)は、0.01から10μmの範囲、好ましくは0.1から1μmの範囲である。したがって、好ましい態様において、本発明は、その中の界面活性粒子の体積加重平均直径が、少なくとも0.01μm、および10μm未満である気泡食品組成物に関する。別の好ましい態様において、本発明は、その中の界面活性粒子の体積加重平均直径が、繊維の長さよりも2倍小さい食品組成物に関する。より好ましくは、前記平均直径が、繊維の長さよりも4倍小さい。
【００４４】
気泡食品組成物の界面活性粒子の総量は、気泡組成物の総重量に基づいて、好ましくは0.001と10重量%との間であり、より好ましくは0.01から5重量%であり、特に0.1から1重量%である。したがって、好ましい態様において、本発明は、その中に界面活性粒子が少なくとも0.001重量%かつ10重量%未満の量で存在する食品組成物に関する。
【００４５】
界面活性粒子の接触角は、60°と120°との間、好ましくは70°と110°との間、より好ましくは80°と100°との間である。
【００４６】
本発明において使用される界面活性粒子は、食品に適したものである。好ましくは、その界面活性粒子は、変性セルロース、加工でんぷん、および不溶性タンパク質からなる群から選択される材料から好ましくは作られている有機粒子である。例えば、加工でんぷん顆粒、例えばDry Flo PC(登録商標) ex National Starch、Bridgewater、NJ、USAを使用できる。タンパク質としては、大豆、エンドウ豆、および/または乳タンパク質などの球状タンパク質を使用できる。球状タンパク質に関する情報は、Food Science、Nutrition and Health 5版、Brian FoxおよびAllan Cameron、(1989年)、出版者Edward Arnoldにある。タンパク質は、例えば熱処理および/または酸処理によって、分離したタンパク質粒子を得るために不溶性にしうる。タンパク質は、好ましくは、20℃でタンパク質分散指数(PDI)が約20未満であり、より好ましくは約10未満である。一般に、合理的に可能な低いPDIであることが好ましい。PDIは、20℃でAOCS法Ba 10〜65(1999年)の方法に従って測定できる。
【００４７】
好ましい実施形態において、界面活性粒子は、メチルセルロースまたはエチルセルロースから作られる。メチルセルロースを使用する場合、メチルセルロースは粒子として生じうること、すなわち、例えば高度に置換されたメチルセルロースを選択することにより、不溶性であることが確保されるべきである。
【００４８】
代替方法として、界面活性粒子は無機物質でありうる。例えば、二酸化ケイ素または食品に適した粘土、例えばベントナイトを使用できる。望まれる場合、粒子の界面活性は、それ自体知られている化学的技術または物理的技術によって、例えば、小さな基、例えばエチル基またはメチル基などのアルキル基を結合することによって、変更することができる。
【００４９】
本発明の気泡食品中の界面活性粒子は、界面活性粒子と繊維との間の引力相互作用によって空気-水界面で繊維と共に集合する。
【００５０】
粒子自己集合
コロイド粒子分散の特性および挙動にとって、2つの粒子間の相互作用力は重要な役割を果たす。これらの力の間の相互作用に応じて、コロイド分散物は安定または不安定になりえよう。安定分散物と不安定分散物の領域の中間に、自己集合の領域があり、その自己集合は、自発的に新しい構造に自己会合する粒子の能力として定義され、主に粒子間力によって引き起こされ、引力と反発力との間の精密なバランスを必要とする。明らかに、これらの力が常に反発的であれば、その後には、分散物は非常に安定的であり、粒子は自己集合しないであろう。これらの力が常に引き合っていれば、分散物は不安定になり、凝集し、沈殿するであろう。同じ原理がそれら力の全ての強さに適用される。すなわち、相互作用が弱すぎる(kTよりはるかに小さい)場合、熱変動が自己集合構造を崩壊させるであろう。相互作用が強すぎる(kTよりはるかに大きい)場合、自己集合構造が不可逆的に形成され、だんだん大きくなる。これは、その分散物の不安定化、凝集、および沈殿を引き起こす。粒子自己集合はまた、可逆的または不可逆的、均衡または不均衡である可能性がある。すなわち、自己集合構造は、動力学的に準安定状態に閉じ込められる。
【００５１】
自己集合の過程において、成分は互いに関連して動くことができなければならない。それらの定常状態の位置が、互いの引き合う相互作用力と反発しあう相互作用力との均衡を保つ。最もよく知られた力のいくつかは、以下のとおりである。
・静電気力:コロイド粒子はしばしば電荷を有し、したがって互いに引き合ったり、反発しあったりする。連続相および分散相の両方の電荷は、それら相の移動性と同様に、この相互作用に影響を与える要因である。
・ファンデルヴァールス力:これは永久または誘起のどちらかの2つの双極子間の相互作用によるものである。粒子が永久双極子を有していない場合でも、電子密度の変動は、粒子内に一時的な双極子を生み出す。この一時的な双極子が、付近の粒子内に双極子を誘起する。一時的な双極子および誘起双極子は、次いで、互いに引き合う。これはファンデルヴァールス力として知られており、常に存在し、近距離で、通常は引き合う。
【００５２】
静電気力およびファンデルヴァールス力の組合せは、通常DLVO力として言及され、一方、その他の力は非DLVO力として言及される。最もよく知られている非DLVO力は以下のとおりである。
・排除体積反発力:硬質粒子間のいかなる重複も妨げる力。
・ポリマーで覆われた表面間、または非吸着ポリマーを含む溶液内の立体の力は、それらの間で付加的な反発する立体安定化力、または引き合う枯渇力を生成して、粒子間力を変質させることができる。
・水素結合に起因する近距離力:H原子が結合した電気陰性原子(O、N、F、Cl)を含む分子は、X〜H…Yに従って、例外的に強い、直通近距離(0.1〜0.17nm)の、指向性の結合を形成できる。このXは親分子を示し、Yは連結した分子を示す。このタイプの結合は、水/氷、タンパク質折り畳み、およびDNA二重らせん形成の構造的な特性を説明する。水素結合に起因する非常に近い距離の相互作用は、時として、粘着性相互作用と呼ばれる。
・疎水性相互作用に起因する力:水中で疎水性粒子または分子を分散させようとすると、粒子が互いに粘着し、水と接触する部分を最小化するほうが、よりエネルギー効率がよい。この引力は、水-水相互作用に介在する強い水素によって引き起こされ、水構造形成を妨げる分子をはねつける。この相互作用の距離は、わずかナノメートルの範囲でしかない。
【００５３】
これらの力の相互作用に応じて、コロイド分散物は安定、準安定、または不安定である可能性がある。自己集合させて、粒子の分散物を準安定状態に閉じ込めておくために、いくつかの方法を使うことができる。
・粒子の凝集を妨げる静電気バリヤーを減少させる方法。これは、懸濁液中の粒子の表面電荷を効率的に中和または「スクリーン」するために、懸濁液に塩を加えること、または懸濁液のpHを変えることによって達成できる。これは、コロイド粒子を分散させ続ける反発力を減少させ、ファンデルヴァールス力によって凝固を可能にさせる。
・帯電ポリマー凝集剤の添加。ポリマー凝集剤は、引力静電気相互作用によって、個々のコロイド粒子を橋渡しすることができる。例えば、マイナスに帯電したコロイドシリカ粒子を、プラスに帯電したポリマーの添加によって凝集できる。
・エントロピー効果によって凝集を引き起こす枯渇剤と呼ばれる非吸着ポリマーの添加。
【００５４】
より大きい成分(メゾスコピックまたはマクロスコピックな物体)の自己集合において、相互作用は、しばしば選択でき、調整できて、(前記相互作用の他に)単一分子の場合には重要ではない重力、外部電磁場、毛細管現象の相互作用、およびエントロピー相互作用を含みうる。(WhitesidesおよびGrzybowski、Science、295巻、2002年)。せん断および伸長などの変形力もまた、自己集合を促進するために使用できる。
【００５５】
上記のとおり、互いの引力相互作用が自然に起こるように(すなわち、これは粒子と繊維の両者の固有特性であり、例えば、それらはH結合を形成できる)、または、粒子と繊維との間に作用する力を注意深く調整することにより、界面活性粒子で繊維の自己集合を促進するために、互いの引力相互作用が可能になるように、繊維および界面活性粒子の特性は選択される。これは、(物理)化学、物理学、コロイド科学、材料科学、またはナノ技術の分野の熟練業者によって、難なく達成されうる。
【００５６】
例えば、繊維がわずかに疎水性にされている場合、近距離疎水性相互作用の存在によって、繊維は疎水性粒子と共に自然に自己集合できる。この場合、強い遠距離の静電気反発、または立体反発が減少することが重要であり、さもなければ、繊維と粒子は、接近し自己集合することはできない。
【００５７】
自己集合は、繊維の特性に応じて2つの異なるレベルで起こりうる。すなわち、非界面活性繊維の場合、バルクが両親媒性をもつ凝集体を生じる、界面活性(疎水性)粒子と親水性繊維との間のより低いレベルの自己集合、およびガスの閉じ込め(エアレーション)のポイントで起こるガス/液体界面での第2の高いレベルの自己集合がありうる。界面活性粒子または界面活性粒子と繊維との間の複合体は、界面を強化しながら、最初は吸着するであろう。これは、残りの繊維との引力相互作用によって、次々と連続界面付着および自己集合を引き起こすであろう。1本の繊維は、そのサイズに応じて、数個の粒子の橋渡しができ、したがって、繊維は界面全体の足場として集団で作用できる。繊維および粒子の両者ともが界面活性であり、それでもやはり自己集合できる場合、その両者は、界面で吸着し、主としてそこで自己集合し、ロッド間の糊として作用できる吸着された繊維および界面活性粒子のネットワークを形成することが期待できる。この場合、明らかに、構造は2つの成分のそれぞれの相対的サイズおよび濃度に大きく依存するであろう。
【００５８】
繊維と粒子の自己集合は、顕微鏡技術、好ましくは、走査電子顕微鏡法(SEM)によって、バルクで、または、ガス/液体界面で、結果として生じた自己集合構造を見ることによって観察できる。その存在はまた、光学顕微鏡検査法によっても検知でき、そこでは空気/水界面に、しわの寄った表面の気泡が観察される。
【００５９】
本発明の食品組成物は、重量比で、好ましくは1:10と10:1との間、さらに好ましくは、1:5と5:1との間、特に1:3と3:1との間の量の繊維および界面活性粒子を含む。
【００６０】
本発明の第2の態様は、以下の段階を含む安定した泡沫の形態の気泡製品を調製するための方法である。
(a)界面活性粒子を含む水分散液を調製する段階と、
(b)乾燥粉末または水分散液の形態で、前記分散体に、繊維を加える段階と、
(c)得られた混合物に、空気を取り入れかつ均質化する段階であって、それにより、繊維が、界面活性粒子と繊維との間の引力相互作用によって、空気-水界面でin situで界面活性粒子と共に集合して、安定した泡沫を形成する段階。
【００６１】
第3の態様において、本発明は、本発明の方法によって得られうる気泡食品に関する。
【００６２】
第4の態様において、本発明は、フルーツスムージー、コーヒークリーマー、飲用に適した食品、マヨネーズ、サラダドレッシング、ムース、ソース、スープ、および飲料などの気泡製品からなる群から選択される食品を得るために、気泡食品にさらに成分を添加する段階を含む、安定化気泡食品の調製のための方法に関する。気泡食品は非常に長期間にわたり(数週間または数ヵ月間でさえも)安定であり、安定化は、気泡のガス/液体界面で自己集合した繊維および界面活性粒子による界面安定化によって達成される。
【００６３】
本発明はさらに、以下の非限定的実施例によって明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施例1のMCC-EC複合体によって生成された泡沫の光学顕微鏡画像の図である。
【図２】最初の30分間の泡沫安定性のグラフを示す図である。
【図３】20日間の泡沫安定性のグラフを示す図である。
【図４】MCC-EC複合体によって安定化された空気泡の透過型電子顕微鏡画像の図であり、目盛りは2ミクロンである。
【図５】MCC-EC複合体によって生成された乾燥泡沫の電界放射型走査電子顕微鏡画像の図である。
【図６】繊維および界面活性粒子を示す、MCC-EC複合体によって生成された乾燥泡沫の外表面の電界放射型走査電子顕微鏡画像の図である。
【図７】機能性CaCO3ロッド(左)および変性雲母(右)のSEM画像の図である。
【図８】CaCO3ロッドおよび変性雲母によって安定化された空気泡の光学顕微鏡画像の図である。
【図９】EC 1重量%およびMCC 1重量%を含む、泡立てたMCC-EC泡沫中の空気泡の顕微鏡画像の図であって、泡沫表面にはしわが寄っているように見え、それは不均化に対して抵抗するEC/MCCを含む空気/水界面での強い弾性層の現れである。
【図１０】気泡フルーツスムージーの顕微鏡画像の図であり、気泡表面上のしわは、収縮に対する気泡表面の抵抗を示している。
【実施例１】
【００６５】
In situでの相互作用によって形成されるMCC-EC複合体
純微結晶性セルロース(MCC)繊維粒子を以下のように調製した。15gの医療用脱脂綿(Shanghai Medical Instrument Co. Ltd、中国)を、400mlビーカー中の50%(V/V)硫酸150mlの中へ分散させた。次いで、そのビーカーを30℃の温度の水槽に入れた。加水分解は、連続磁気攪拌で、6.5時間継続させる。結果として得られた混合物を冷却し、脱イオン水850mlで希釈した。24時間後、微結晶性セルロース(MCC)繊維は、ビーカーの底に沈殿する。そして、上清を除去し、同量の脱イオン水と入れ替えた。この精製方法を5回繰り返した。次いで、水中で透析することによって完全に酸と不純物を除去するため、MCC懸濁液を透析チューブに移した。この手順を、MCC分散液中の水のpH値が、中性(pH約6)になるまで数回繰り返した。MCC懸濁液をさらに4%(重量濃度)まで希釈し、凍結乾燥機に入れた。乾燥MCC粉末が48時間後に得られた、そして、収率は約20%である。
【００６６】
MCC繊維粒子の長さLを測定するために、MCC粉末のサンプルを水中に細かく分散させ、遠心分離され分かれた画分を乾燥し、走査電子顕微鏡で評価した。再結合した画分の長さLは、ほとんど1〜5μmの範囲内であった。MCC繊維の直径dlは、100nm未満で、繊維のアスペクト比は10より大きかった。
【００６７】
水中に界面活性粒子(エチルセルロース)1重量%およびMCC繊維粒子1重量%を含む分散液を以下のように調製した(段階a)。すなわち、エチルセルロース(“EC”、100cps、エトキシ含有量48%、Aldrich)粉末1gを、500mlビーカー内30℃でアセトン100mlに溶解した。ECを粒子状に沈殿させるために、強力な攪拌下で等量の脱イオン水をEC溶液に急速に加えた。アセトンをロータリーエバポレーターで除去し、最終量を100mlにするために水を加えた。EC粒子の体積加重平均直径は120nmであった。それを動的光散乱を使用して測定した。
【００６８】
最終的に、上記のとおりに調製した乾燥MCC粉末1gをEC分散液に加えた。MCC-EC分散液を10分間攪拌し、10分間超音波分解し、さらに10分間攪拌した。結果として生じた分散液を25mlシリンダーの中へ移し、泡沫を生成するために30秒間手で振った。泡沫のオーバーラン量は120%に到達し、その泡沫は、常温または冷蔵条件で、少なくとも3ヵ月間安定していた。図1はMCC-EC複合体によって生成された泡沫の光学顕微鏡画像を示し、図2および図3は、泡沫の安定性を明らかにしている。図4は、MCC-EC複合体によって安定化された空気泡の透過型電子顕微鏡画像を示し、図5において、MCC-EC複合体によって生成された乾燥泡沫の電界放射型走査電子顕微鏡画像が示されている。図6は、MCC-EC複合体によって生成された乾燥泡沫の外表面の電界放射型走査電子顕微鏡画像を示している。矢印は、繊維および界面活性粒子を指し示す。
【００６９】
自己集合を可能にするMCCとECとの間の引力は、水素結合から生じると考えられている。これは、系にMCCを加える前に、EC溶液に尿素(水素結合形成を消失させることが知られている)2Mを加えることで示される可能性がある。尿素2Mを含む系は、尿素なしの同じ系と比べると、より低いオーバーラン量および安定性をもつ。これは、界面活性粒子(EC)と繊維(MCC)との間の相互作用の重要性を証明し、水素結合形成が集合の原因であるという仮説を支持する。
【実施例２】
【００７０】
雲母(SCI-351、10〜100μm、Shanghai Zhuerna High-tech Powder Materials Co.,Ltd.、中国)4.0gを、エチルセルロース(EC、10cps、エトキシ含有量48%、Aldrich)0.2gを含むアセトン溶液40mlに分散させた。5分間の超音波分解後、強力な攪拌下で脱イオン水160mlを分散液に急速に加えた。5分後、大部分のEC粒子がアセトンから沈殿し、雲母の表面上に堆積した。ろ過し、80℃の真空オーブンで4時間熟成させた後、雲母をエチルセルロースで変性させることに成功した。
【００７１】
その変性雲母は、素晴らしい起泡力および泡沫安定性を示した。変性雲母0.5gをエタノール0.75重量%を含む水10ml中に分散させ、次いで、その分散液を25mlシリンダーに移した。オーバーランは、30秒間手で強く振ることによって25%に達した。1週間後、泡沫はまだ安定したままだった。
【００７２】
変性雲母の起泡力および泡沫安定性を向上させるために、機能性CaCO3ロッドを使用することができる。高親水性から中親水性に湿潤性を調整するために、CaCO3ロッド(Qinghai Haixing Science & Technology Co.,Ltd.中国)を、塩化オレオイルによって変性させた。吸着した水を除去するために、CaCO3ロッドを160℃オーブンで4時間乾燥した。アセトンもまた、4A分子篩乾燥剤によって乾燥した。10%(V/V)塩化オレオイル溶液を得るために、塩化オレオイル(85%、Aldrich)10mlを、乾燥アセトン90mlによって希釈した。CaCO3ロッド5.0gを、処理したアセトン100ml中に分散させた。10分間の超音波分解後、攪拌下、塩化オレオイル溶液3.0mlをその分散液に滴下した。1時間後、分散液をろ過し、エタノールで3回洗浄した(5分間攪拌しながら、エタノール30ml中にろ過ケーキを再分散する)。洗浄後、ろ過ケーキをエタノール30ml中に分散し、次いで、強力な攪拌下、水120mlをその分散液に加えた。30分後、分散液をろ過し、水で3回洗浄した(10分間攪拌しながら、水60ml中にケーキを再分散する)。洗浄およびろ過後、ろ過ケーキの重さを測定し、50重量%CaCO3スラリーにするために、ある一定の水を加えた。
【００７３】
変性雲母0.5gおよび機能性CaCO3スラリー1.0gを、エタノール0.75重量%を含む水10mlと混合した場合、オーバーランは、30秒間手で強く振った後100%に達する可能性がある。泡沫はまた、変性雲母よりはるかによい泡沫安定性を示し、常温または冷蔵条件で、少なくとも2ヵ月間安定していた。図7は機能性CaCO3ロッド(左)および変性雲母(右)のSEM画像を示し、図8は、CaCO3ロッドおよび変性雲母によって安定化された空気泡の光学顕微鏡画像を示している。
【実施例３】
【００７４】
実施例1に記載したのと同じ方法で、EC1%を含む分散液200mlを調製した。MCC濃度を1%に設定して、実施例1に記載された手順に従って調製したMCC2gを、乾燥物質として加えた。次いで、Kenwood台所ミキサーを使用し、2分間最大パワーで作動させて、この分散液に気泡を入れた。この結果、総泡沫量がおよそ2,000mlになった。得られた泡沫は、振動させることで得られた泡沫と同じように、液体排水によって濃縮した(実施例1参照)。1日後、最終的な空気内容量は、およそ99%に到達した。この濃縮泡沫は、常温または冷蔵条件で、少なくとも6ヵ月間、不均化に対して安定していた。図9は、EC1重量%およびMCC1重量%を含む、泡立てたMCC-EC泡沫中の空気泡の顕微鏡画像を示す。その気泡の表面は、しわが寄っているように見え、それは不均化に対して抵抗するEC/MCCを含む空気/水界面の強い弾性層の現れである。
【実施例４】
【００７５】
MCC-EC分散液によって生成された泡沫(実施例3参照)10mlを、液体10ml中に徐々に混合することによって、気泡フルーツスムージーを調製した。前記液体は、Knorr Vie(イチゴ+にんじん+りんご)半分と、泡沫からの液体排水を防ぐために加えられた0.5重量%キサンタン溶液半分とから成っていた。混合の結果、最終ガス内容量約50体積%(すなわちオーバーラン約100%)および最終キサンタン濃度0.25重量%の試作品となった。その気泡スムージーは、常温または冷蔵条件で、少なくとも3週間、不均化に対して安定していた。図10は、その気泡フルーツスムージーの顕微鏡画像を示している。気泡の表面上のしわは、収縮に対する気泡表面の抵抗を示している。
【実施例５】
【００７６】
MCC-EC分散液によって生成された泡沫(実施例3参照)10mlを、液体10ml中に徐々に混合することによって、気泡コーヒークリーマーを調製した。前記液体は、Becel(登録商標)コーヒークリーマー(Unilever、オランダ)半分と、泡沫からの液体排水を防ぐために加えられた0.5重量%の水中にキサンタンゴムの溶液半分とから成っていた。Becel(登録商標)コーヒークリーマーは、水78重量%、ベジタブルオイル4重量%、乳タンパク質7重量%、および乳糖11重量%を含む。混合の結果、最終ガス内容量約50体積%および最終キサンタン濃度0.25重量%の試作品となった。その気泡コーヒークリーマーは、常温および冷蔵条件で、少なくとも3週間、不均化に対して安定していた。その試作製品は、約水89重量%、脂肪2重量%、タンパク質3.5重量%、および炭水化物6重量%を含んでいた。
【実施例６】
【００７７】
実施例5に記載の気泡コーヒークリーマーと同じ方法で、気泡入り飲用に適した食品を調製した。Slim.Fast(登録商標)ミルクセーキ(ラズベリー味、Uniliver、英国)を、Becel(登録商標)コーヒークリーマーの代わりに使用した。Slim.Fast(登録商標)ミルクセーキは、水85重量%、脂肪2.0重量%、タンパク質4.3重量%、炭水化物7.7重量%を含んでいた。その結果得られた試作製品は、ガス内容量約50体積%であった。その試作製品は安定していて、常温および冷蔵条件で、少なくとも3週間、不均化が起こらなかった。
【実施例７】
【００７８】
実施例5に記載の気泡コーヒークリーマーと同じ方法で、気泡マヨネーズを調製した。従来のマヨネーズを、Becel(登録商標)コーヒークリーマーの代わりに使用した。その気泡マヨネーズ(オーバーラン約100%)は、常温または冷蔵条件で、少なくとも3週間、不均化に対して安定していた。
【実施例８】
【００７９】
実施例5に記載の気泡コーヒークリーマーと同じ方法で、気泡サラダドレッシングを調製した。Calve(登録商標)サラダドレッシング(Unilever、オランダ)を、Becel(登録商標)コーヒークリーマーの代わりに使用した。そのサラダドレッシングは、水70重量%、脂肪21重量%、タンパク質1重量%、炭水化物7重量%を含んでいた。その結果得られた気泡サラダドレッシングは、ガス内容量約50体積%(すなわちオーバーラン約100%)であった。その気泡サラダドレッシングは安定していて、常温および冷蔵条件で、少なくとも3週間、不均化が起こらなかった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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